JPS602917B2 - 汚水の生物学的処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は有機化合物、窒素化合物などの汚濁物質を含有
する下水、尿尿、産物廃水、廃棄物理立浸出水などの汚
水を生物学的に浄化処理する汚水の生物学的処理方法に
関するものである。

さらに詳しくは、汚泥中に含まれる微生物によりＢＯＤ
成分の酸化分解（ＢＯＤ成分→炭酸ガス、水）硝化（ア
ンモニア態窒素→硝酸態窒素、亜硝酸態窒素）および脱
窒（硝酸態窒素、亜硝酸態陸素→窒素ガス）を行なう方
法およびその装置であり、２基の反応槽を好気性状態（
酸素が存在する状態）と嫌気性状態（酸素が存在しない
状態）とに切り換えることを特徴とする汚水の生物学的
処理方法に関するものである。従来、下水などの汚水の
浄化処理、ことに窒素成分の生物学的処理方法に関して
は、下水などを活性汚泥などの二次処理によってＢＯＤ
成分を除去した後、または除去しないで、嫌気槽および
硝イ○糟を一系列ないしは複数系列、正１煩または逆願
で配列する方式、さらには嫌気または好気処理の一部の
液を前工程に戻すという循環方式などが提案されている
。

これらの方式にしたがえば、たとえば第１図に示すよう
に、活性汚泥処理槽ａ（暖気槽）とは別に独立した複数
の糟、すなわち沈澱槽ｂ，ｃ、硝イＱ書ｄ、脱窒槽ｅ、
再曝気槽ｈを必要とし、汚泥返送も別途独立して実施す
る必要がある。加えて硝化においては、アルカリ性にコ
ントロールするための薬剤（ｆはアルカリ供給槽）、あ
るいは脱窒槽でのメタノールなど水素受容体である有機
炭素源の添加が必要とされて（ｇはメタノール添加槽）
、建設費、運転費ともに高くなり、また運転操作、維持
管理が繁雑で手間を要するという欠点があり、実用化が
阻害されていた。このような情勢にあって、侍関昭４９
‐５１７６７号公報に示されるように、二つないしはそ
れ以上の反応槽を運通せしめ、原水の切換、最終沈澱槽
に接続する反応槽からの反応処理水の功襖、およびそれ
ぞれの反応槽の好気的状態、嫌気的状態の切襖などのシ
ステムの単位操作の循環、繰返し方式によって、窒素成
分を生物学的に浄化する方法が提案されている。

しかしながらこの提案によっても、嫌気処理後、好気性
状態が閉鎖状態で曝気ないいま沈降処理され、その後、
排出槽に切り換えられるため、反応処理水の水質を時間
的に追跡すると、好気的雰囲気過剰のときや、嫌気的雰
囲気処理のみの場合は、一糟を遊離した系で処理する間
、原水が好気、嫌気を充分受けられず硝酸成分が窒素に
還元されないままショートパスして流出して窒素成分除
去率が下がるという欠点がある。さらに都合の悪いこと
に、反応処理水の水質の時間的変動を小さくすることが
避けられず、不均質な処理水が生成する欠点がある。と
くに窒素成分や８０Ｄ成分の変動、水量の負荷変動外乱
が大きいときには、処理効果を著しく阻害するという問
題点を有している。またこの袴関昭４９−５１７６７号
公報に示される方法は、各槽にせきを設けてこのせきを
上昇させたり下降させたりして処理水を糟間を流通させ
たり、あるいは糟間の処理水の流通を停止させたりする
ものであるので、運転操作が繁雑であるという問題点を
有している。本発明者らは、上記複数の切換自在の反応
槽を用いて汚水中の窒素成分、８０Ｄ成分、ＣＯＤ成分
などを分解浄化する方法における欠点を解消すべく鋭意
研究を重ねた結果、本発明を完成するに至ったのである
。

本発明は、汚水を生物学的に浄化する２基の反応槽を互
に接続し、原水（汚水）流入部を交互に切り換えて一方
の反応槽を嫌気性状機または好気性状態とし、他方の反
応糟を好気性状態または嫌気性状態とし、２基の反応糟
に沈降槽を接続するようにした汚水の生物学的処理方法
において、【１’一方の反応槽に原水を供給してこの反
応槽を嫌気性状態とし、他方の反応槽を好気性状態とし
てこの他方の反応槽から反応処理水を沈降槽に導入する
工程、‘２’ 一方の反応槽に原水を供給してこの反応
槽を好気性状態とし、他方の反応槽も好気性状態として
この他方の反応槽から反応処理水を沈降槽に導入する工
程、‘３’ 一方の反応槽と他方の反応槽との間、他方
の反応槽と沈降槽との間を常に反応処理水を流通させる
工程、とを少なくとも包含させることにより、昇降自在
のせきなどを設けることなく、簡単な操作で汚水を均一
に浄化処理することができる方法を提供せんとするもの
である。

すなわち本発明は第２図に示すように、相互に蓮題する
２個の反応槽１，２と、１個の沈降槽３とからなり、両
反応槽１，２は切換弁４を介して汚水供給槽５に接続さ
れ、かつ別の切換弁６を介して沈降槽３に接続されてな
る汚水の浄化装置において、ある一定期間では汚水は反
応槽１に供給され、同期間中反応処理水は汚水供給を受
けていない反応槽２の処理水出口から沈降槽３に接続し
て放出され、かつそれぞれの反応槽では好気性雰囲気ま
たは（および）嫌気性雰囲気を与えるに際し、｛１’両
反応糟のうちいずれか一糟へ供艶溝汚水が導入され、他
の槽から反応処理水が沈降槽へ排出されるよう切り換え
られること、■ 両反応槽において好気性雰囲気、嫌気
性雰囲気が切り換えられること、‘３｝ 沈降槽に接続
される反応槽は常に好気性雰囲気であること、【４’両
反応槽における汚水の供Ｖ給、沈降槽への接続状態およ
び好気性、嫌気性雰囲気の状態が、時間順序に対して同
一で、かつ一定期間で繰り返し循環する形態をとり、か
つ両反応槽の状態において一循環単位に対する位相が１
／２偏位すること、を特徴としている。

なお第２図において、７は運速管、８は返送汚泥管を示
している。以下、本発明の構成を図面に示す実施態様に
基づいて詳細に説明する。

第３図は本発明の方法を実施する汚水処理装置を示すも
のである。１は第１反応槽、２は第２反応槽で、これら
の反応槽１，２はそれぞれ内部に縄梓手段１０，１ １
および空気吹込手段１２，１３もし〈は酸素吹込手段（
以下、単に空気吹込手段１２，１３という）をそれぞれ
独立または一体化した機構として備えている。

反応槽１，２、原水入口１４，１５は原水供給管１６と
三方切換弁４を介して切換自在に接続されている。また
反応槽１，２の反応処理水出口１７，１８は沈降槽３に
切操弁６ａ，６ｂを介して切換自在に接続されている。
さらに両反応槽１，２は蓮通管７により相互に蓬通、接
続されている。両反応槽に付帯する設備として、２川ま
陽気用ブロワ、２１は原水供繋舎ポンプ、２２は最初沈
澱槽、２３は混合槽、２４は処理水受槽、２５は返送汚
泥ポンプ、２６は余剰汚泥ポンプである。上記反応槽内
を好気性状態にする場合は、ブロ・ワ２０を駆動してェ
アレーションを行なう。反応槽内を嫌気性状態にする場
合は、ェアレーションを停止し、糟内の水中でたとえば
プロペラ、タービン翼、パドル翼、耀型翼、門型翼など
の縄梓手段により汚泥を混合浮遊せしめる。なお別の嫌
気、好気処理方法として、ケスナーブラシ、水車型曝気
機などを用いてこの爆気機を高速運転することにより好
気性状態を得、低速運転することにより嫌気性状態を得
るようにすることができる。またこの曝気機の浸導水位
を変えることによって、適宜嫌気、好気の雰囲気を変え
てもよい。好気性雰囲気においては、ェアレーションに
空気、酸素または酸素含有ガスを用いる。上記のように
構成された装置において、反応槽の操作状態の−実施例
様を第４図に基づいて説明する。

斜線部は嫌気・性〕状態を示し、空白部は好気性状態を
示している。まず第４図１に示すように、槽１に切襖弁
を作動させて原水を供艶資してこの槽１を嫌気性状態と
する。糟１内では汚水中のＢＯＤ成分が有機炭素源とな
って脱窒が行なわれる。すなわち、２ＭＭ岬（Ｂｏ職分
）（盤＠Ｎ２十岬２０十２０Ｈ‐ ２０Ｈ‐十班十（ＢＯＤ成分）−−−一Ｎ２十が２０十
２Ｎ〇夕の反応が行なわれる。

一方、糟２は好気性状態として沈降槽に接続され反応処
理水が導入される。糟２内ではＢＯＤ成分の酸化および
アンモニア機酸窒素の硝化が行なわれる。ついで第４図
２に示すように、糟１を好気性状態、糟２を好気性状態
として、すなわち両槽とも好気性枕態として糟２を沈降
槽に接続して反応処理水を導入する。糟１，２内では下
記のようにＢＯＤ成分の酸化およびアンモニア態窒素の
硝化が行なわれる。ＢＯＤ成分（ＣｘＨｙ功）十０２
−一 Ｃ０２十日２０Ｎ批幻２ −一 Ｎ
Ｏ夕十伍０十が十ついで第４図３に示すように、櫓１を
嫌気性状藤、糟２を好気性状態として槽２を沈降槽に接
続し、すなわち第４図１と同じ状態に戻すことによって
、糟１内の脱窒反応を完成せしめる。

槽２内ではＢＯＤ成分の酸化およびアンモニア態窒素の
硝化が行なわれる。しかる後に、第４図４に示すように
、汚水の供ｖ給が糟２に切り換えられ、櫓２を嫌気性状
態とするとともに、糟１を好気性状態、として沈降槽に
接続する。すなわち第４図１の状態が丁度逆転した形態
となり、糟２内で硝酸態窒素の脱窒が行なわれ、糟１内
でＢＯＤ成分の酸化およびアンモニア態窒素の硝化が行
なわれる。ついで第４図５に示すように、槽２を好気性
状態、糟１を好気性状態として、すなわち両櫓とも好気
性状態として槽１を沈降槽に接続する。糟１，２内では
ＢＯＤ成分の酸化およびアンモニア態窒素の硝化が行な
われる。ついで第４図６に示すように、糟２を嫌気性、
状態、糟１を好気性状態として沈降槽に接続する。すな
わち第４図４と同じ状態に戻すことによって、糟２内の
脱窒反応を完成せしめる。糟１内では８０Ｄ成分の酸化
およびアンモニア態窒素の硝化が行なわれる。しかる後
、原水（汚水）流入部を切り換えて槽１に汚水を供Ｖ給
して第４図１〜６の一連の操作を繰り返す。上記の実施
態様は６時相サイクルからなるものであるが、この他に
も第５図に示すような４時相サイクル、第６図に示すよ
うな６時相サイクル、第７図に示すような８時相サイク
ルなどを用いることもできる。なお第５図〜第７図は好
ましい実施態様の一例を示すもので、これらに限定され
るものではない。本発明の処理方法においては、常に反
応槽１，２が薫通して汚水は両反応槽で反応処理を均一
に受けることができる。

このため窒素成分やＢＯＤ成分の変動、水量の負荷変動
に対処し得る。また前述した如く、脱窒工程に必要な脱
窒菌の有機炭素源として生下水中のＢＯＤ成分が利用さ
れるが、必要に応じてさらにメタノール、酢酸、蟻酸、
ァセトン、糖類などの一般有機炭素源を適宜添加供聯合
することにより、脱窒反応をより一層活発に行なわせて
もよい。本発明の処理方法において、水の流れ全体から
みて好気、嫌気の状態が一定周期を単位として実質的に
１回以上、平均数回繰り返されるのが好ましい。

このため両反応槽での平均滞留時間は、籾換循環単位期
間の０．５〜２の音、望ましくは１〜５倍が好ましい。
これ以外の範囲であれば、ＮＨ；，ＮＱ−の反応が充分
でなく、完全な脱窒性能が得られない。またたとえば一
循環系における単位ステップのとるべき時間配分は、嫌
気、好気の処理条件を最適に設定するため適宜選択すれ
ばよい。たとえば第１時相ｔ時間、第２時相１′２ｔ時
間、第３時相１／２ｔ時間、第４時相ｔ時間、第５時相
１／２ｔ時間、第６時相１／２ｔ時間とすることなどが
挙げられる。このとき両反応糟合わせて処理された水の
総合平均滞留時間ＴはＴ＝４ｔとなり、この時間Ｔは２
〜２０時間（温度、濃度などにより異なる）が適当であ
る。また原水のＢＯＤ成分／Ｎ比は２以上好ましくは５
以上がよい。この値以下では硝酸態窒素の脱窒化に必要
な有機炭素源が不足するから、メタノールなどの有機炭
素猿を嫌気糟に添加することが望ましい。本発明におい
ては、嫌気、好気条件に基づいて、脱窒菌、硝化菌およ
び８００成分酸化菌が水の綾存酸素量、温度、餌などそ
れぞれの与えられた環境に適応して活動するわけである
から、嫌気、好気の単位作用時相は少なくとも最少単位
２び分程度とするのが望ましい。本発明によれば、従来
の脱窒方法で必要とされた脱窒菌の有機炭素源であるメ
タノールなどの添加の必要がなくとも本処理は可能で、
また装置として二つの反応槽と一つの沈降槽とがあれば
よく、したがって従来方法のように活性汚泥処理プロセ
ス、硝化プロセス、脱窒プロセスといったシステムに比
較して、とくに脱窒槽、硝イロ槽といった反応槽を設け
なくてよいから、装置構成数が少なく単純構造である。

加えて本発明によれば、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分と窒素
除去が同時に達成され、メタノールなどの有機炭素源を
不可欠としないため、省資源、省エネルギーをはかるこ
とができる。このようにＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分を脱窒
の際に有効に使用するから、発生余剰汚泥の量も２０％
程度少なく、汚泥処理がきわめて容易になる。さらに水
質や負荷変動に対しては、反応槽の切換時間を自由に変
更することができ流入負荷量に対しても臨機に対応させ
ることができるとともに、両反応槽が蓮通して水が常に
流動しているので、汚水が両反応糟で均一に処理される
などの効果を奏する。すなわち、本発明は二槽間が常に
蓮適しているため、流入汚水中に含まれる濃いアンモニ
ア性窒素などの処理水へのショートパスを極力抑制する
ことができ、かつ負荷変動を均質にすることができる。

またこれらの効果のほか、‘ａー 流入汚水が両槽によ
って処理される割合は、前記の袴開昭４９−５１７６７
号公報記載の非蓬通方式より大きく、したがって処理の
均質化に寄与する。

‘ｂ’流入汚水の経時変動や負荷変動に対して均質化す
るための調整機能を備えている。

‘ｃ’両槽のＭＬＳＳ量、汚濁量や均等になるので、負
荷率も安定する。

本発明によれば、少なくともＢＯＤ９５％、アンモニア
態をはじめ、有機性、硝酸態、函硝酸態窒素などを合わ
せて９０％以上が除去され、バルキングフアクタ−（Ｓ
ＶＩ）は常に１５０以下に保つことができ、低温での除
去効果も著しい。

以下、本発明の実施例について説明する。

実施例 本中櫨群機およびディフューザー型ェアレータを設置し
た各３０その容器２個と、２０その円錐型沈降槽とを第
２図のように連接し、生活廃水を５そ／ｈの割合に流入
せしめ、両槽を合わせた平均滞留時間１幼時間として第
４図に示す工程で処理した。

条件および結果はつぎのとおりであった。原水の性状Ｂ
ＯＤ成分３０Ｑ風、全窒素４■柵、ＳＳ１２０脚、ＰＨ
７．＆水温２２０設定条件汚泥ＭＢＳ負荷０．１ｋ９Ｂ
ＯＤ／ＳＳｋ９ｄａｙ，ＭＬＳＳ４００Ｑ灘切換状態各
反応糟における滞留時間６時間、第１時相間、第２時相
０．５時間、第３時相０．虫篭間、第４時相１時 間、第５時相０．曲時間、第６時相 ０．即時間 処理水の平均水質ＢＯＤ成分７胸（除去率鱗％）全窒素
１胸（除去率９７％）ＳＶＩ９０ 比較例 比較対象として、第１図に示す従来の装置を用いて上記
と同じ原水を処理した。

条件および結果はつぎのとおりであった。設定条件通常
の活性汚泥法により予めＢＯＤ成分２５跡、ＳＳ７０脚
、全窒素３０肌の処理水を得、これを使って第１図の プロセスで実施した。

硝化槽Ｍ山ＳＳ３００Ｑ風、Ｎ負荷０．１ｋｇ／れｄａ
ｙ、ｐＨ８３（アルカリ添加）脱窒素Ｍ山ＳＳ３０００
脚、メタ／−ル添加Ｃ／Ｎ＝３、Ｎ負荷ｌｋ９／〆ｄａ
ｙ処理水の水質ＢＯＤ成分ＩＱ血（除去率６０％）全窒
素８脚（除去率７３％）ＳＶＩ １４０ 以上の結果から明らかなように、本発明の方法は従来法
に比べて窒素除去、ＢＯＤ成分除去ともに良好な処理効
果を示している。

図面の脇単な説明 第１図は従来法による汚水の処理袋鷹の一例を示す説明
図、第２図は本発明の方法を実施する装置の概要を示す
説明図、第３図は本発明の方法を実施する装置の一例を
示す系統的説明図、第４図は本発明における反応槽の操
作状態の一実施態様を示す説明図、第５図〜第７図は本
発明における反応糟の操作状態の他の実施態様を示す説
明図である。

なお斜線部は嫌気性状機を、空白部は好気性状態を、矢
印は水の流れの方向を示す。１，２・・・・・・反応槽
、３・・…・沈降槽、４・・・・・・切換弁、５・・・
・・・汚水供給槽、６．６ａ，６ｂ・・・・・・切換弁
、７・・・・・・連通管、８・・・・・・返送汚泥管、
１０，１１・・・…蝿梓手段、１２，１３・・・・・・
空気吹込手段、１４，１５…・・・原水入口、１６…・
・・原水供ｇ叢管、１７．１８・・・・・・反応処理水
出口、２０・・…・擬気用プロワ、２１・・…・原水供
繋舎ポンプ、２２・・・・・・最初沈澱槽、２３・・・
・・・混合槽、２４・・・・・・処理水受槽、２５・・
…・返送汚泥ポンプ、２６・・・・・・余剰汚泥ポンプ
。

第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 汚水を生物学的に浄化する２基の反応槽を互に接続
   し、原水流入部を交互に切り換えて一方の反応槽を嫌気
   性状態または好気性状態とし、他方の反応槽を好気性状
   態または嫌気性状態とし、２基の反応槽に沈降槽を接続
   するようにした汚水の生物学的処理方法において、（１
   ） 一方の反応槽に原水を供給してこの反応槽を嫌気性
   状態とし、他方の反応槽を好気性状態としてこの他方の
   反応槽から反応処理水を沈降槽に導入する、（２） 一
   方の反応槽に原水を供給してこの反応槽を好気性状態と
   し、他方の反応槽も好気性状態としてこの他方の反応槽
   から反応処理水を沈降槽に導入する、（３） 一方の反
   応槽と他方の反応槽との間、他方の反応槽と沈降槽との
   間を常に反応処理水を流通させる、工程を少なくとも包
   含することを特徴とする汚水の生物学的処理方法。